弾性表面波装置
【課題】弾性表面波素子を球状のまま用い、球状弾性表面波素子の径が小さくても球状弾性表面波素子の着脱を速やかに行うことが出来る、球状弾性表面波素子を所定の位置に容易に位置を合わせて確実に保持することが出来る弾性表面波装置を得る。
【解決手段】球状弾性表面波素子をセンサーホルダで保持して成る弾性表面波装置であって、前記センサーホルダが前記球状弾性表面波素子を保持する受け皿を有し、前記センサーホルダの前記受け皿には、前記球状弾性表面波素子を露出させ挿入具を挿入し前記露出した球状弾性表面波素子に接触させ得るようにした開口部を有する弾性表面波装置を用いる。
【解決手段】球状弾性表面波素子をセンサーホルダで保持して成る弾性表面波装置であって、前記センサーホルダが前記球状弾性表面波素子を保持する受け皿を有し、前記センサーホルダの前記受け皿には、前記球状弾性表面波素子を露出させ挿入具を挿入し前記露出した球状弾性表面波素子に接触させ得るようにした開口部を有する弾性表面波装置を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、球状弾性表面波素子とそれを保持するセンサーホルダから成る弾性表面波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、球状弾性表面波素子は、水晶やニオブ酸リチウム等の圧電体基材の直径が１ｍｍから１０ｍｍ程度の球状に形成される。その球面に櫛型電極対を形成し、櫛型電極間に高周波電界を印加することで圧電体基材の表面に弾性表面波を発生させ、その弾性表面波を圧電体基材の球面の円環状の周回領域で、圧電体基材の結晶のＺ軸に垂直な平面と球面の交線に沿った周回領域を周回させる。この弾性表面波の周波数や上記圧電体基材の上記周回領域を構成している材料やその周回領域の曲率等がある条件を満たしていると、弾性表面波は周回領域の範囲外に拡散することなく周回領域の範囲内を繰り返し周回して伝搬する。特許文献１では、この球状弾性表面波素子を、センサーホルダに設置した２つの電極の間に挟んで押さえて保持する。
【０００３】
特許文献２では、上記周回領域に所定の物質を付着させる感応膜を形成し、この感応膜に所定の物質が付着した場合、その感応膜に付着した所定の物質の量に応じて上記周回領域を周回する弾性表面波の周回時間（即ち、周回速度）が遅くなることを利用して所定物質の存在を感知する物質のセンサーとして用いる。これは、上記周回領域を周回する弾性表面波を検出し周回時間（即ち、周回速度）を測定することにより、感応膜に付着した所定の物質を検出する。なお、弾性表面波の検出は、弾性表面波を発生する櫛型電極対に兼用させて行わせる。
【０００４】
また、特許文献２では、圧電体基材の表面の周回領域以外の部分に何かが接触しても周回領域を周回する弾性表面波の周回時間（即ち、周回速度）には何等影響がないため、圧電体基材の表面の周回領域以外の部分は必ずしも球面状である必要はない。このため、球状弾性表面波素子の周回領域以外の部分を削って球形から変形させて転がりを少なくしている。すなわち、球状弾性表面波素子の削った部分に素子電極を配置し、削った部分をセンサーホルダで支持し、かつ、素子電極をセンサーホルダの導体パターンと電気接続していた。
【０００５】
また、特許文献３では、球状弾性表面波素子の球面と、その圧電体基材の結晶のＺ軸との上面側の交点（上側極）と下面側の交点（下側極）の、上側極側と下側極側の圧電体基材の結晶を平面に削り、そこに素子電極を形成し、その素子電極に電極プローブを接触させていた。
【０００６】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ０１／０４５２５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９４７１３号公報
【特許文献３】特開２００５−１４７７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
球状弾性表面波素子の上記周回領域の径は球状弾性表面波素子の開発の進行に伴い徐々に小さくなり、現在は１ｍｍ程度に径が小さくなっている。そのように径が小さいことと球状であるため、球状弾性表面波素子の取り扱いが難しい問題がある。しかも、球状弾性表面波素子において所定の物質の量を測定する用に供す感応膜は、多くの場合、１回目の
測定の際に感応膜に付着された所定の物質が速やかに上記感応膜から分離せず、次回の測定の際に、前回の測定のときから感応膜に残留していた物質が影響を与えるため、測定の度に球状弾性表面波素子を新鮮な感応膜を有するものに頻繁に交換する必要がある。そのための球状弾性表面波素子のセンサーホルダからの着脱作業が煩雑になる問題があった。
【０００８】
特許文献１の技術では、センサーホルダの電極をセンサーホルダに直立に設置し、球状弾性表面波素子に力を加えて、センサーホルダの電極の間に押し込み、センサーホルダの電極の間の適正な位置に球状弾性表面波素子が挟まれるように設置する。その際に、球状弾性表面波素子は所定の向きに配向させる必要がある。そのように球状弾性表面波素子を押し込むために加える力の加減の調整が難しく、更に、同時に適切な方向に球状弾性表面波素子を向けて保持する位置と向きを調整する必要もあり作業が複雑なため、設置と調整のコストが高価になる問題があった。設置位置を維持する機構のコストも高価になる問題もあった。特許文献２および特許文献３の技術では、球状弾性表面波素子の周回領域以外の部分を研削するので、その研削の製造コストが高価になる問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる従来の技術における問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、弾性表面波素子を球状のままで用い、球状弾性表面波素子の径が小さくても球状弾性表面波素子の着脱を速やかに行うことが出来る、球状弾性表面波素子を所定の位置に容易に位置を合わせて確実に保持することが出来る弾性表面波装置を提供することにある。また、それに用いるセンサーホルダの電極のコストを低減した弾性表面波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、この課題を解決するために、球状弾性表面波素子をセンサーホルダで保持して成る弾性表面波装置であって、前記センサーホルダが前記球状弾性表面波素子を保持する受け皿を有し、前記センサーホルダの前記受け皿には、前記球状弾性表面波素子を露出させ挿入具を挿入し前記露出した球状弾性表面波素子に接触させ得るようにした開口部を有することを特徴とする弾性表面波装置である。
【００１１】
また、本発明は、上記センサーホルダの上記開口部が分割帯の形状を有し、上記センサーホルダの上記受け皿が前記分割帯で分離された複数の受け皿型電極から成ることを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００１２】
また、本発明は、上記球状弾性表面波素子が第１素子電極と第２素子電極を有し、前記第１素子電極と前記第２素子電極を、上記分割帯で分離された異なる上記受け皿型電極に電気接続されたことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００１３】
また、本発明は、上記センサーホルダの上記開口部が切り込みの形状を有することを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００１４】
また、本発明は、上記球状弾性表面波素子を挟んで上記センサーホルダに対向する第２のホルダを有し、上記センサーホルダと前記第２のホルダが上記球状弾性表面波素子を間に挟んで保持することを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、球状弾性表面波素子をセンサーホルダの受け皿に設置し、また、その受け皿には、挿入具を挿入して球状弾性表面波素子に下から接触させ得る開口部を形成したので、球状弾性表面波素子を挿入具で押して引きずり受け皿内で滑らせ回転させることで、センサーホルダに設置した球状弾性表面波素子の配向を容易に調整できる効果がある。それにより、球状弾性表面波素子を所定の位置に速やかに保持できる効果がある。また、球状弾性表面波素子を電極を兼ねた受け皿で確実に保持するため、その保持の力加減を調整するための特別な機構がいらないので、センサーホルダの電極のコストを低減できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を図１から図３を参照して詳細に説明する。本実施形態は、球状弾性表面波素子１０を、金属板あるいは金属めっきした絶縁樹脂シートで形成した椀状の窪みを有する椀状受け皿３０で保持して、センサーホルダ２０に設置する。図１（ａ）は、本実施形態の椀状受け皿３０を示す図である。椀状受け皿３０には、球状弾性表面波素子１０の球面に曲率を合わせた椀状の窪みの底に開口部３０ａを形成する。図１（ｂ）は、球状弾性表面波素子をセンサーホルダへ設置する過程を示す図であり、図１（ｃ）は、球状弾性表面波素子１０を設置するセンサーホルダ２０のプリント配線板と、それに埋め込んだ椀状受け皿３０の断面図と、その椀状受け皿３０を組み込んだセンサーホルダ２０に設置した球状弾性表面波素子１０の側面を示す図である。
【００１７】
（椀状受け皿）
図１（ａ）の椀状受け皿３０は、銅やアルミニウム、金等の金属で形成する椀状受け皿３０、あるいは、エポキシ樹脂から成る皿形状の全面に金属めっきした椀状受け皿３０である。椀状受け皿３０には、球状弾性表面波素子１０の球面と一致する曲率の湾曲した底部を形成し、その底に球状弾性表面波素子１０の底部を露出させる開口部３０ａを形成し、この椀状受け皿３０の取り付け部を、センサーホルダ２０のプリント配線板の表面に平行な円板状のフランジに形成する。椀状受け皿３０の円板状のフランジを成す取り付け部を下から２本の平行する板状の帯状保持板４０で支えて保持する。
【００１８】
（球状弾性表面波素子）
球状弾性表面波素子１０は、図１（ｂ）に示すように、直径が約１ｍｍの球状の圧電体基材１１を主要な部分とする。この圧電体基材１１は圧電性材料で形成され、圧電性材料として例えば水晶、ＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）やＬｉＴａＯ3（タンタル酸リチウム）、ＢＳＯ（ビスマスシリコンオキサイド）、ランガサイト等が用いられる。この圧電体基材１１は、特開２００３−１１５７４４号公報の図４および段落００５４に示されている結晶のＺ軸を有する。この結晶のＺ軸が圧電体基材１１の上側の面に交差する点を上側極１１Ｎとし、Ｚ軸が圧電体基材１１の下側の面に交差する点を下側極１１Ｓとする。
【００１９】
その圧電体基材１１の、上側極１１Ｎと下側極１１Ｓの間の球面に、圧電体基材１１の結晶のＺ軸に垂直な平面で圧電体基材１１の中心を通る平面に沿った円環状の、弾性表面波の周回のため必要な幅の周回領域１２を確保する。周回領域１２の幅は、弾性表面波の周波数に依存するが、例えば直径１ｍｍの圧電体基材１１に１５０ＭＨｚの弾性表面波を周回させる場合に、圧電体基材１１の直径の概ね１／４から１／３程度を必要とする。この周回領域１２に、周回領域１２の幅の大きさの下側極１１Ｓ側の下側櫛型電極１５Ｓを、第１素子電極１３ａと一体の導体パターンで形成する。更に、下側櫛型電極１５Ｓに上側極１１Ｎ側で対向する上側櫛型電極１５Ｎを、第２素子電極１３ｂと一体の導体パターンで形成する。これらの一対の導体パターンは金属めっきパターンにより形成することで、上側櫛型電極１５Ｎと下側櫛型電極１５Ｓの一対による弾性表面波発生部１５を形成する。この弾性表面波発生部１５の上側櫛型電極１５Ｎと下側櫛型電極１５Ｓの間に高周波電界を印加することで周回領域１２に沿って周回する弾性表面波を発生させる。このとき、球状弾性表面波素子１０の弾性表面波の振動伝達経路は、圧電体基材１１の直径の４分の１から３分の１の幅の周回領域１２内に限定され、上側極１１Ｎと下側極１１Ｓには弾性表面波が伝わらない。そのため、上側極１１Ｎと下側極１１Ｓの部分の球面に圧力が加えられても影響が無く弾性表面波を伝達させることができる。
【００２０】
ここで、この球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂや第１素子電極１３ａの金属めっき部分にエッチングパターンでマーク１４を形成し、そのマーク１４で、球状弾性表面波素子１０のセンサーホルダ２０への配置位置（配向）を判別させ球状弾性表面波素子１０を位置合わせする基準にする。
【００２１】
球状弾性表面波素子１０の周回領域１２には、例えば、特定の蛋白質と結合する抗体から成る感応膜を形成しておく。また、例えば、水素分子を検出する弾性表面波装置では、周回領域１２に、真空環境中でパラジウム・ニッケル合金の薄膜を約３０ｎｍの厚さに蒸着して感応膜を形成する。周回領域１２に感応膜としてパラジウム・ニッケル合金の薄膜を形成した球状弾性表面波素子１０は、濃度１０ｐｐｍから１００％までの水素濃度を検出するガスセンサとして用いる。その他に、周回領域１２にその他の特定の分子に結合する感応膜を形成することで、気体中の微少量の匂い分子を検出する匂いセンサを構成することもできる。
【００２２】
（弾性表面波装置の全体構造）
この球状弾性表面波素子１０を設置するセンサーホルダ２０をプリント配線板を主体に構成し、プリント配線板に球状弾性表面波素子１０の直径より小さな直径のスルホール２１を形成する。次に、図１（ｂ）のように、球状弾性表面波素子１０を、その結晶のＺ軸の方向を垂直方向に向けて配向させ、椀状受け皿３０に球状弾性表面波素子１０の第１素子電極１３ａを接触させて設置する。ここで、結晶のＺ軸の上端が上側極１１Ｎであり、Ｚ軸の下端が下側極１１Ｓである。次に、球状弾性表面波素子１０を設置した椀状受け皿３０を、下から帯状保持板４０で保持しつつ、センサーホルダ２０のスルホール２１の位置まで移動させ、板状の帯状保持板４０を引き抜き、図１（ｃ）の構造を組み立てる。なお、椀状受け皿３０に電極機能を与えないでも、椀状受け皿３０の開口部３０ａに露出した球状弾性表面波素子１０の第１素子電極１３ａに下側から別の電極を接触させる構成にすることもできる。この構造によれば、球状弾性表面波素子１０を電極を兼ねた椀状受け皿３０で確実に保持することができるため、保持用の力加減を最適に合わせる特別な機構がいらないので、センサーホルダ２０の電極のコストを低減できる効果がある。
【００２３】
（センサーホルダ）
図１（ｂ）の、プリント配線板から成るセンサーホルダ２０は、ガラスエポキシ基板、フレキシブルなポリイミド基板、熱可塑性樹脂基板、あるいはセラミックス基板を用いることができる。センサーホルダ２０のプリント配線板にはスルホール２１を形成し、そのスルホール２１の側壁面２１ａに銅めっきの導体層を形成する。このセンサーホルダ２０のプリント配線板の上面あるいは下面に電子部品を設置することができる。あるいは、このセンンサーホルダ２０のプリント配線板の下面にはんだボールや部品リード等の外部接続用電極を形成し、その外部接続用電極によりマザーボードに接合することができる。あるいは、マザーボードに部品ソケットを設置し、その部品ソケットの電極に、センサーホルダ２０のプリント配線板の外部接続用電極を電気接続して使用することができる。
【００２４】
この椀状受け皿３０に球状弾性表面波素子１０を設置した後に、図１（ｃ）のように、その開口部３０ａの下から、棒状やローラー状の挿入具５０で開口部３０ａの下に露出した球状弾性表面波素子１０を押して引きずることで、椀状受け皿３０内で球状弾性表面波素子１０を滑らせ回転させて配置位置を適正な位置に調整するようにする。また、開口部３０ａに挿入した挿入具５０で球状弾性表面波素子１０を椀状受け皿３０から押し出すことで、球状弾性表面波素子１０を容易に取り外すことができる。次に、図２（ｄ）のように、上側から第２のホルダ２２を球状弾性表面波素子１０の上に被せる。第２のホルダ２２は、金属板あるいは金属めっきした絶縁樹脂シート等で形成した上側受け皿３１を有し、上側受け皿３１が球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂを電気接続するとともに球状弾性表面波素子１０の上部を支える。上側受け皿３１は球状弾性表面波素子１０の上部を収納する窪みを有する形に形成する。
【００２５】
また、図２（ｄ）のように、第２のホルダ２２にスルホールを形成し、そのスルホールを介して上側から球状弾性表面波素子１０を観察できるようにし、更に、上側受け皿３１の中央に開口部を形成して球状弾性表面波素子１０を観察できるようにする。これにより、上側から第２のホルダ２２のスルホールと上側受け皿３１の開口部を通して、球状弾性表面波素子１０の配向の適否が容易に検査できる効果がある。なお、上側受け皿３１に電極機能を与えず、上側受け皿３１に開口部を形成し、その開口部に露出した球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂに上側から別の電極を接触させる構成にすることによっても球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂに外部電極を電気接続させることができる。
【００２６】
以上のようにして球状弾性表面波素子１０をプリント配線板のセンサーホルダ２０に設置した後に、センサーホルダ２０の上側受け皿３１と椀状受け皿３０の間に、４０ＭＨｚから５５０ＭＨｚの矩形波の電気パルスを加え、例えば４５ＭＨｚの近傍のＲＦバースト信号を印加する。このＲＦバースト信号は、上側受け皿３１と椀状受け皿３０を介して球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂと第１素子電極１３ａに伝達され、更に、上側櫛型電極１５Ｎと下側櫛型電極１５Ｓから成る弾性表面波発生部１５に印加される。これにより圧電体基材１１の周回領域１２内に弾性表面波が発生する。その弾性表面波を周回領域１２内を１回から５００回ほど周回させ、周回して戻って来た弾性表面波を、弾性表面波検出部を兼ねる弾性表面波発生部１５で検出する。弾性表面波が弾性表面波発生部１５に戻る時間は球状弾性表面波素子１０の周回領域１２の感応膜に物質が結合することで変わる現象を利用することで球状弾性表面波素子１０の周回領域１２の感応膜への物質の結合の有無を検出する。
【００２７】
同一環境により正確に測定するためには以下のように弾性表面波装置を構成する。すなわち、第１の球状弾性表面波素子１０を用意し、その周回領域１２の感応膜に被分析溶液を塗布して蛋白質を結合させ、更に、蛋白質を結合させない第２の球状弾性表面波素子１０を用意する。そして、第１の球状弾性表面波素子１０での測定結果と、第２の球状弾性表面波素子１０での測定結果を比較し、両者の違いを検出することで蛋白質を検出する弾性表面波装置を構成することができる。
【００２８】
本実施形態の、球状弾性表面波素子１０は、椀状受け皿３０の底に開口部３０ａを設けることで、この椀状受け皿３０に球状弾性表面波素子１０を設置した後に、その開口部３０ａの下から、挿入具５０で、開口部３０ａの下に露出した球状弾性表面波素子１０を押して引きずることで椀状受け皿３０中で滑らせ回転させて配置位置を調整できる効果がある。
【００２９】
（変形例１）
変形例１を図３に示す。図３（ａ）に変形例１の椀状受け皿３０を示す。変形例１では、椀状受け皿３０の開口部３０ａの形状を、切り込み３０ｂがある形に形成する。図３（ｂ）に、センサーホルダ２０の断面とそこに設置する球状弾性表面波素子１０の側面を示す。図３（ｂ）のように、センサーホルダ２０のプリント配線板のスルホール２１に椀状受け皿３０を埋め込み、その椀状受け皿３０に球状弾性表面波素子１０を設置し、下から椀状受け皿３０で支える。次に、椀状受け皿３０の開口部３０ａの中心部分および切り込み３０ｂの部分の下から球状弾性表面波素子１０を挿入具５０で押して引きずることで、椀状受け皿３０内で球状弾性表面波素子１０を滑らせ回転させて配向方向を調整する。次に、図３（ｃ）にように、第２のホルダ２２に固定したバネ状の上側受け皿３１を球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂに電気接続させ、その上側受け皿３１で球状弾性表面波素子１０を上から支える。
【００３０】
変形例１は、椀状受け皿３０の開口部３０ａに切り込み３０ｂを形成することで開口部３０ａを広げたため、その開口部３０ａの下に露出した球状弾性表面波素子１０に挿入具５０を接触させることができる領域が広いため、より自由に球状弾性表面波素子１０を挿入具５０で押すことで椀状受け皿３０内で滑らせ回転させ、自由に配向位置を変えることができる効果がある。また、バネ状の上側受け皿３１を用いることで、球状弾性表面波素子１０の椀状受け皿３０に設置した高さのバラツキをバネ状の上側受け皿３１が吸収して適切な荷重で上下から球状弾性表面波素子１０を支えることができる効果がある。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
図４に、球状弾性表面波素子１０を設置する第２の実施形態のセンサーホルダ２０のプリント配線板の断面と、それに設置した球状弾性表面波素子１０の側面を示す。
（センサーホルダ）
本実施形態では、センサーホルダ２０に、球状弾性表面波素子１０の受け皿とするスルホール２１の側壁面２１ａを以下のように形成する。すなわち、スルホール２１の側壁面２１ａを基板面から４５度傾けた円錐面状に形成することで、側壁面２１ａを球状弾性表面波素子１０の受け皿とする。その側壁面２１ａを銅めっきで形成し、その銅の表面に金めっき、あるいは銅の表面にニッケルめっきした上に金めっきを施すことで受け皿の電極を形成する。なお、この円錐面状の側壁面２１ａは、球状弾性表面波素子１０の球面と曲率が一致する窪みを成す湾曲した凹面を有する円錐面状に形成することもできる。
【００３２】
（弾性表面波装置の構造）
そして、球状弾性表面波素子１０を、センサーホルダ２０のスルホール２１に、球状弾性表面波素子１０の周回領域１２をセンサーホルダ２０の面に平行に保ち、高さの２分の１程度まで球状弾性表面波素子１０を埋め込んで設置する。球状弾性表面波素子１０の第１素子電極１３ａをセンサーホルダ２０のスルホール２１の円錐面状の側壁面２１ａに接触させて電気接続させるとともに球状弾性表面波素子１０を保持する。ここで、円錐面状の側壁面２１ａを、球状弾性表面波素子１０の球面と一致する湾曲した円錐面状に形成すると、その側壁面２１ａが球状弾性表面波素子１０の第１素子電極１３ａに面で接して球状弾性表面波素子１０を保持できるので、側壁面２１ａが球状弾性表面波素子１０を保持する力を分散でき、側壁面２１ａの寿命を長くできる効果がある。
【００３３】
次に、円錐面状に形成したスルホール２１の開口部３０ａの下から球状弾性表面波素子１０を挿入具５０で押すことで、椀状受け皿３０中で球状弾性表面波素子１０を滑らせ回転させて配置位置を調整する。球状弾性表面波素子１０の上側は、第１の実施形態と同様に第２のホルダ２２の上側受け皿３１で保持するとともに球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂを上側受け皿３１に電気接続する。
【００３４】
本実施形態では、センサーホルダ２０の円錐面状に形成したスルホール２１の側壁面２１ａを受け皿にして、その受け皿に球状弾性表面波素子１０を接触させて保持するので、球状弾性表面波素子１０をセンサーホルダ２０のスルホール２１の奥深くまで埋め込める効果があり、球状弾性表面波素子１０の最上部のセンサーホルダ２０の上面からの高さを低くできる効果があり、これにより、弾性表面波素子１０とセンサーホルダ２０の総体の弾性表面波装置の厚さを薄くすることができる効果がある。
【００３５】
＜第３の実施形態＞
図５に第３の実施形態を示す。図５（ａ）は、第３の実施形態のセンサーホルダ２０の斜視図を示し、図５（ｂ）は、そのセンサーホルダ２０の側面の断面とそれに設置した球状弾性表面波素子１０の側面を示す図である。本実施形態が第１及び第２の実施形態と相
違する点は、センサーホルダ２０が、分割帯２０ｃで分離された受け皿型電極２０ａを有し、その受け皿型電極２０ａで球状弾性表面波素子１０を保持する点である。各受け皿型電極２０ａは、センサーホルダ２０の絶縁体部２０ｂに、それらの間に分割帯２０ｃを設けて固定する電極であり、球状弾性表面波素子１０を支える椀状の面を有する。球状弾性表面波素子１０の第１素子電極１３ａをセンサーホルダ２０の受け皿型電極２０ａに接触させて電気接続させ、かつ、受け皿型電極２０ａで球状弾性表面波素子１０を保持する。こうすると、センサーホルダ２０の分割帯２０ｃに受け皿型電極２０ａ上の球状弾性表面波素子１０の下部が露出する。すなわち、分割帯２０ｃは、球状弾性表面波素子１０の下部を露出させる開口部である。分割帯２０ｃに挿入具５０を挿入し、その挿入具５０で球状弾性表面波素子１０の下部を押して引きずることで、球状弾性表面波素子１０を受け皿型電極２０ａ内で滑らせ回転させて配向位置を調整する。受け皿型電極２０ａ上の球状弾性表面波素子１０の上部は、第１の実施形態と同様に第２のホルダ２２の上側受け皿３１で保持し、同時に、球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂを上側受け皿３１に電気接続する。
【００３６】
また、絶縁体部２０ｂは、受け皿型電極２０ａより十分大きくし、孔の無い絶縁体部２０ｂ、例えばセラミックス基板やガラス基板等加工が難しい材料、あるいは、強度を強くするために孔を形成しない基板の絶縁体部２０ｂを用いることもできる。このように大きな絶縁体部２０ｂを用いた場合も、その基板上から挿入具５０を挿入し、球状弾性表面波素子１０の下部に、分割帯２０ｃを通して挿入具５０を接触させることができる効果がある。なお、絶縁体部２０ｂの部分を受け皿型電極２０ａの部分より小さくし、その絶縁体部２０ｂをプリント配線板に形成した穴に埋め込んで設置しても良い。
【００３７】
本実施形態は、絶縁体部２０ｂの上に設置した受け皿型電極２０ａの間に開口部３０ａの一種である分割帯２０ｃがあるため、その分割帯２０ｃから差し込んだ挿入具５０で球状弾性表面波素子１０の下部を押して引きずることで球状弾性表面波素子１０を受け皿型電極２０ａ内で滑らせ回転させ配向位置を調整することができる効果がある。特に、挿入具５０を受け皿型電極２０ａを設置した絶縁体部２０ｂの上部から分割帯２０ｃに挿入して分割帯２０ｃから露出した球状弾性表面波素子１０の下部に接触させることができる効果がある。
【００３８】
（変形例２）
図６に第３の実施形態の変形例２を示す。図６（ａ）は、変形例２のセンサーホルダ２０の斜視図を示し、図６（ｂ）は、そのセンサーホルダ２０の側面の断面とそれに設置した球状弾性表面波素子１０の側面を示す図である。変形例２は、筒状の導体を分割帯２０ｃで２分割して、分割された片割れをそれぞれ受け皿型電極２０ａとし、球状弾性表面波素子１０の直下に筒状の受け皿型電極２０ａ同士が対向する部分を絶縁体部２０ｄで接着するが、２つの受け皿型電極２０ａの間に開口部３０ａを確保した構造にする。変形例２は、分割帯２０ｃからも開口部３０ａからも挿入具５０を挿入して球状弾性表面波素子１０を押して引きずることで受け皿型電極２０ａ内で滑らせて回転させ配向位置を調整できるので、球状弾性表面波素子１０の位置調整の自由度が高くなる効果がある。
【００３９】
＜第４の実施形態＞
図７に第４の実施形態の球状弾性表面波素子１０とセンサーホルダ２０の斜視図を示す。第４の実施形態では、センサーホルダ２０は第３の実施形態の変形例２と同じ構造であり、一方、球状弾性表面波素子１０がその下側に第１素子電極１３ａとともに第２素子電極１３ｂを有する点が第１から第３の実施形態と相違する。この第１素子電極１３ａと第２素子電極１３ｂそれぞれを、センサーホルダ２０で互いに絶縁体部２０ｄで隔てられた異なる受け皿型電極２０ａに電気接続させる。また、この球状弾性表面波素子１０の上側極１１Ｎの部分に、金属めっきのパターンあるいは印刷インクで数字や記号のマーク１４を形成する。このマーク１４を観測することにより球状弾性表面波素子１０のセンサーホルダ２０への配置位置（配向）を判別することができる効果がある。また、マーク１４で個々の球状弾性表面波素子１０の種別を区別できる効果がある。更に、マーク１４の方向を観察することで、第１素子電極１３ａと第２素子電極１３ｂの引き出す方向を容易に観察できる効果がある。
【００４０】
ここで、受け皿型電極２０ａの下部を受け皿型電極２０ａの上部より小さくし、受け皿型電極２０ａの下部をプリント配線板に形成した貫通孔に埋め込み、そして、電位が異なる皿型電極２０ａをプリント配線板の電位が異なる配線パターンに電気接続させるようにする。こうすることで、球状弾性表面波素子１０の上下の片側のみの下側のセンサーホルダ２０のプリント配線板のみで電気配線できる効果がある。
【００４１】
本実施形態は、球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂと第１素子電極１３ａの電気配線は、球状弾性表面波素子１０の下側のプリント配線板のみに配線パターンを形成するだけで良いので、電気配線のコストを低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施形態の椀状受け皿の斜視図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態の、球状弾性表面波素子をセンサーホルダへ設置する過程を示す図である。（ｃ）本発明の第１の実施形態のセンサーホルダの断面と球状弾性表面波素子の側面を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のセンサーホルダと第２のホルダの断面と球状弾性表面波素子の側面を示す図である。
【図３】（ａ）本発明の第１の実施形態の変形例１の椀状受け皿の斜視図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態の変形例１のセンサーホルダの断面と球状弾性表面波素子の側面を示す図である。（ｃ）本発明の第１の実施形態の変形例１のセンサーホルダと第２のホルダの断面と球状弾性表面波素子の側面を示す図である。
【図４】（ａ）本発明の第２の実施形態のセンサーホルダの断面と球状弾性表面波素子の側面を示す図である。
【図５】（ａ）本発明の第３の実施形態のセンサーホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の第３の実施形態のセンサーホルダの断面と球状弾性表面波素子の側面を示す図である。
【図６】（ａ）本発明の第３の実施形態の変形例２のセンサーホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の第３の実施形態の変形例２のセンサーホルダの断面と球状弾性表面波素子の側面を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態の球状弾性表面波素子とセンサーホルダの斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０・・・球状弾性表面波素子
１１・・・圧電体基材
１１Ｎ・・・上側極
１１Ｓ・・・下側極
１２・・・周回領域
１３・・・素子電極
１３ａ・・・第１素子電極
１３ｂ・・・第２素子電極
１４・・・マーク
１５・・・弾性表面波発生部
１５Ｎ・・・上側櫛型電極
１５Ｓ・・・下側櫛型電極
２０・・・センサーホルダ
２０ａ・・・受け皿型電極
２０ｂ、２０ｄ・・・絶縁体部
２０ｃ・・・分割帯
２１・・・スルホール
２１ａ・・・側壁面
２２・・・第２のホルダ
３０・・・椀状受け皿
３０ａ・・・開口部
３０ｂ・・・切り込み
３１・・・上側受け皿
４０・・・帯状保持板
５０・・・挿入具
【技術分野】
【０００１】
この発明は、球状弾性表面波素子とそれを保持するセンサーホルダから成る弾性表面波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、球状弾性表面波素子は、水晶やニオブ酸リチウム等の圧電体基材の直径が１ｍｍから１０ｍｍ程度の球状に形成される。その球面に櫛型電極対を形成し、櫛型電極間に高周波電界を印加することで圧電体基材の表面に弾性表面波を発生させ、その弾性表面波を圧電体基材の球面の円環状の周回領域で、圧電体基材の結晶のＺ軸に垂直な平面と球面の交線に沿った周回領域を周回させる。この弾性表面波の周波数や上記圧電体基材の上記周回領域を構成している材料やその周回領域の曲率等がある条件を満たしていると、弾性表面波は周回領域の範囲外に拡散することなく周回領域の範囲内を繰り返し周回して伝搬する。特許文献１では、この球状弾性表面波素子を、センサーホルダに設置した２つの電極の間に挟んで押さえて保持する。
【０００３】
特許文献２では、上記周回領域に所定の物質を付着させる感応膜を形成し、この感応膜に所定の物質が付着した場合、その感応膜に付着した所定の物質の量に応じて上記周回領域を周回する弾性表面波の周回時間（即ち、周回速度）が遅くなることを利用して所定物質の存在を感知する物質のセンサーとして用いる。これは、上記周回領域を周回する弾性表面波を検出し周回時間（即ち、周回速度）を測定することにより、感応膜に付着した所定の物質を検出する。なお、弾性表面波の検出は、弾性表面波を発生する櫛型電極対に兼用させて行わせる。
【０００４】
また、特許文献２では、圧電体基材の表面の周回領域以外の部分に何かが接触しても周回領域を周回する弾性表面波の周回時間（即ち、周回速度）には何等影響がないため、圧電体基材の表面の周回領域以外の部分は必ずしも球面状である必要はない。このため、球状弾性表面波素子の周回領域以外の部分を削って球形から変形させて転がりを少なくしている。すなわち、球状弾性表面波素子の削った部分に素子電極を配置し、削った部分をセンサーホルダで支持し、かつ、素子電極をセンサーホルダの導体パターンと電気接続していた。
【０００５】
また、特許文献３では、球状弾性表面波素子の球面と、その圧電体基材の結晶のＺ軸との上面側の交点（上側極）と下面側の交点（下側極）の、上側極側と下側極側の圧電体基材の結晶を平面に削り、そこに素子電極を形成し、その素子電極に電極プローブを接触させていた。
【０００６】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ０１／０４５２５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９４７１３号公報
【特許文献３】特開２００５−１４７７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
球状弾性表面波素子の上記周回領域の径は球状弾性表面波素子の開発の進行に伴い徐々に小さくなり、現在は１ｍｍ程度に径が小さくなっている。そのように径が小さいことと球状であるため、球状弾性表面波素子の取り扱いが難しい問題がある。しかも、球状弾性表面波素子において所定の物質の量を測定する用に供す感応膜は、多くの場合、１回目の
測定の際に感応膜に付着された所定の物質が速やかに上記感応膜から分離せず、次回の測定の際に、前回の測定のときから感応膜に残留していた物質が影響を与えるため、測定の度に球状弾性表面波素子を新鮮な感応膜を有するものに頻繁に交換する必要がある。そのための球状弾性表面波素子のセンサーホルダからの着脱作業が煩雑になる問題があった。
【０００８】
特許文献１の技術では、センサーホルダの電極をセンサーホルダに直立に設置し、球状弾性表面波素子に力を加えて、センサーホルダの電極の間に押し込み、センサーホルダの電極の間の適正な位置に球状弾性表面波素子が挟まれるように設置する。その際に、球状弾性表面波素子は所定の向きに配向させる必要がある。そのように球状弾性表面波素子を押し込むために加える力の加減の調整が難しく、更に、同時に適切な方向に球状弾性表面波素子を向けて保持する位置と向きを調整する必要もあり作業が複雑なため、設置と調整のコストが高価になる問題があった。設置位置を維持する機構のコストも高価になる問題もあった。特許文献２および特許文献３の技術では、球状弾性表面波素子の周回領域以外の部分を研削するので、その研削の製造コストが高価になる問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる従来の技術における問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、弾性表面波素子を球状のままで用い、球状弾性表面波素子の径が小さくても球状弾性表面波素子の着脱を速やかに行うことが出来る、球状弾性表面波素子を所定の位置に容易に位置を合わせて確実に保持することが出来る弾性表面波装置を提供することにある。また、それに用いるセンサーホルダの電極のコストを低減した弾性表面波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、この課題を解決するために、球状弾性表面波素子をセンサーホルダで保持して成る弾性表面波装置であって、前記センサーホルダが前記球状弾性表面波素子を保持する受け皿を有し、前記センサーホルダの前記受け皿には、前記球状弾性表面波素子を露出させ挿入具を挿入し前記露出した球状弾性表面波素子に接触させ得るようにした開口部を有することを特徴とする弾性表面波装置である。
【００１１】
また、本発明は、上記センサーホルダの上記開口部が分割帯の形状を有し、上記センサーホルダの上記受け皿が前記分割帯で分離された複数の受け皿型電極から成ることを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００１２】
また、本発明は、上記球状弾性表面波素子が第１素子電極と第２素子電極を有し、前記第１素子電極と前記第２素子電極を、上記分割帯で分離された異なる上記受け皿型電極に電気接続されたことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００１３】
また、本発明は、上記センサーホルダの上記開口部が切り込みの形状を有することを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００１４】
また、本発明は、上記球状弾性表面波素子を挟んで上記センサーホルダに対向する第２のホルダを有し、上記センサーホルダと前記第２のホルダが上記球状弾性表面波素子を間に挟んで保持することを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、球状弾性表面波素子をセンサーホルダの受け皿に設置し、また、その受け皿には、挿入具を挿入して球状弾性表面波素子に下から接触させ得る開口部を形成したので、球状弾性表面波素子を挿入具で押して引きずり受け皿内で滑らせ回転させることで、センサーホルダに設置した球状弾性表面波素子の配向を容易に調整できる効果がある。それにより、球状弾性表面波素子を所定の位置に速やかに保持できる効果がある。また、球状弾性表面波素子を電極を兼ねた受け皿で確実に保持するため、その保持の力加減を調整するための特別な機構がいらないので、センサーホルダの電極のコストを低減できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を図１から図３を参照して詳細に説明する。本実施形態は、球状弾性表面波素子１０を、金属板あるいは金属めっきした絶縁樹脂シートで形成した椀状の窪みを有する椀状受け皿３０で保持して、センサーホルダ２０に設置する。図１（ａ）は、本実施形態の椀状受け皿３０を示す図である。椀状受け皿３０には、球状弾性表面波素子１０の球面に曲率を合わせた椀状の窪みの底に開口部３０ａを形成する。図１（ｂ）は、球状弾性表面波素子をセンサーホルダへ設置する過程を示す図であり、図１（ｃ）は、球状弾性表面波素子１０を設置するセンサーホルダ２０のプリント配線板と、それに埋め込んだ椀状受け皿３０の断面図と、その椀状受け皿３０を組み込んだセンサーホルダ２０に設置した球状弾性表面波素子１０の側面を示す図である。
【００１７】
（椀状受け皿）
図１（ａ）の椀状受け皿３０は、銅やアルミニウム、金等の金属で形成する椀状受け皿３０、あるいは、エポキシ樹脂から成る皿形状の全面に金属めっきした椀状受け皿３０である。椀状受け皿３０には、球状弾性表面波素子１０の球面と一致する曲率の湾曲した底部を形成し、その底に球状弾性表面波素子１０の底部を露出させる開口部３０ａを形成し、この椀状受け皿３０の取り付け部を、センサーホルダ２０のプリント配線板の表面に平行な円板状のフランジに形成する。椀状受け皿３０の円板状のフランジを成す取り付け部を下から２本の平行する板状の帯状保持板４０で支えて保持する。
【００１８】
（球状弾性表面波素子）
球状弾性表面波素子１０は、図１（ｂ）に示すように、直径が約１ｍｍの球状の圧電体基材１１を主要な部分とする。この圧電体基材１１は圧電性材料で形成され、圧電性材料として例えば水晶、ＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）やＬｉＴａＯ3（タンタル酸リチウム）、ＢＳＯ（ビスマスシリコンオキサイド）、ランガサイト等が用いられる。この圧電体基材１１は、特開２００３−１１５７４４号公報の図４および段落００５４に示されている結晶のＺ軸を有する。この結晶のＺ軸が圧電体基材１１の上側の面に交差する点を上側極１１Ｎとし、Ｚ軸が圧電体基材１１の下側の面に交差する点を下側極１１Ｓとする。
【００１９】
その圧電体基材１１の、上側極１１Ｎと下側極１１Ｓの間の球面に、圧電体基材１１の結晶のＺ軸に垂直な平面で圧電体基材１１の中心を通る平面に沿った円環状の、弾性表面波の周回のため必要な幅の周回領域１２を確保する。周回領域１２の幅は、弾性表面波の周波数に依存するが、例えば直径１ｍｍの圧電体基材１１に１５０ＭＨｚの弾性表面波を周回させる場合に、圧電体基材１１の直径の概ね１／４から１／３程度を必要とする。この周回領域１２に、周回領域１２の幅の大きさの下側極１１Ｓ側の下側櫛型電極１５Ｓを、第１素子電極１３ａと一体の導体パターンで形成する。更に、下側櫛型電極１５Ｓに上側極１１Ｎ側で対向する上側櫛型電極１５Ｎを、第２素子電極１３ｂと一体の導体パターンで形成する。これらの一対の導体パターンは金属めっきパターンにより形成することで、上側櫛型電極１５Ｎと下側櫛型電極１５Ｓの一対による弾性表面波発生部１５を形成する。この弾性表面波発生部１５の上側櫛型電極１５Ｎと下側櫛型電極１５Ｓの間に高周波電界を印加することで周回領域１２に沿って周回する弾性表面波を発生させる。このとき、球状弾性表面波素子１０の弾性表面波の振動伝達経路は、圧電体基材１１の直径の４分の１から３分の１の幅の周回領域１２内に限定され、上側極１１Ｎと下側極１１Ｓには弾性表面波が伝わらない。そのため、上側極１１Ｎと下側極１１Ｓの部分の球面に圧力が加えられても影響が無く弾性表面波を伝達させることができる。
【００２０】
ここで、この球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂや第１素子電極１３ａの金属めっき部分にエッチングパターンでマーク１４を形成し、そのマーク１４で、球状弾性表面波素子１０のセンサーホルダ２０への配置位置（配向）を判別させ球状弾性表面波素子１０を位置合わせする基準にする。
【００２１】
球状弾性表面波素子１０の周回領域１２には、例えば、特定の蛋白質と結合する抗体から成る感応膜を形成しておく。また、例えば、水素分子を検出する弾性表面波装置では、周回領域１２に、真空環境中でパラジウム・ニッケル合金の薄膜を約３０ｎｍの厚さに蒸着して感応膜を形成する。周回領域１２に感応膜としてパラジウム・ニッケル合金の薄膜を形成した球状弾性表面波素子１０は、濃度１０ｐｐｍから１００％までの水素濃度を検出するガスセンサとして用いる。その他に、周回領域１２にその他の特定の分子に結合する感応膜を形成することで、気体中の微少量の匂い分子を検出する匂いセンサを構成することもできる。
【００２２】
（弾性表面波装置の全体構造）
この球状弾性表面波素子１０を設置するセンサーホルダ２０をプリント配線板を主体に構成し、プリント配線板に球状弾性表面波素子１０の直径より小さな直径のスルホール２１を形成する。次に、図１（ｂ）のように、球状弾性表面波素子１０を、その結晶のＺ軸の方向を垂直方向に向けて配向させ、椀状受け皿３０に球状弾性表面波素子１０の第１素子電極１３ａを接触させて設置する。ここで、結晶のＺ軸の上端が上側極１１Ｎであり、Ｚ軸の下端が下側極１１Ｓである。次に、球状弾性表面波素子１０を設置した椀状受け皿３０を、下から帯状保持板４０で保持しつつ、センサーホルダ２０のスルホール２１の位置まで移動させ、板状の帯状保持板４０を引き抜き、図１（ｃ）の構造を組み立てる。なお、椀状受け皿３０に電極機能を与えないでも、椀状受け皿３０の開口部３０ａに露出した球状弾性表面波素子１０の第１素子電極１３ａに下側から別の電極を接触させる構成にすることもできる。この構造によれば、球状弾性表面波素子１０を電極を兼ねた椀状受け皿３０で確実に保持することができるため、保持用の力加減を最適に合わせる特別な機構がいらないので、センサーホルダ２０の電極のコストを低減できる効果がある。
【００２３】
（センサーホルダ）
図１（ｂ）の、プリント配線板から成るセンサーホルダ２０は、ガラスエポキシ基板、フレキシブルなポリイミド基板、熱可塑性樹脂基板、あるいはセラミックス基板を用いることができる。センサーホルダ２０のプリント配線板にはスルホール２１を形成し、そのスルホール２１の側壁面２１ａに銅めっきの導体層を形成する。このセンサーホルダ２０のプリント配線板の上面あるいは下面に電子部品を設置することができる。あるいは、このセンンサーホルダ２０のプリント配線板の下面にはんだボールや部品リード等の外部接続用電極を形成し、その外部接続用電極によりマザーボードに接合することができる。あるいは、マザーボードに部品ソケットを設置し、その部品ソケットの電極に、センサーホルダ２０のプリント配線板の外部接続用電極を電気接続して使用することができる。
【００２４】
この椀状受け皿３０に球状弾性表面波素子１０を設置した後に、図１（ｃ）のように、その開口部３０ａの下から、棒状やローラー状の挿入具５０で開口部３０ａの下に露出した球状弾性表面波素子１０を押して引きずることで、椀状受け皿３０内で球状弾性表面波素子１０を滑らせ回転させて配置位置を適正な位置に調整するようにする。また、開口部３０ａに挿入した挿入具５０で球状弾性表面波素子１０を椀状受け皿３０から押し出すことで、球状弾性表面波素子１０を容易に取り外すことができる。次に、図２（ｄ）のように、上側から第２のホルダ２２を球状弾性表面波素子１０の上に被せる。第２のホルダ２２は、金属板あるいは金属めっきした絶縁樹脂シート等で形成した上側受け皿３１を有し、上側受け皿３１が球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂを電気接続するとともに球状弾性表面波素子１０の上部を支える。上側受け皿３１は球状弾性表面波素子１０の上部を収納する窪みを有する形に形成する。
【００２５】
また、図２（ｄ）のように、第２のホルダ２２にスルホールを形成し、そのスルホールを介して上側から球状弾性表面波素子１０を観察できるようにし、更に、上側受け皿３１の中央に開口部を形成して球状弾性表面波素子１０を観察できるようにする。これにより、上側から第２のホルダ２２のスルホールと上側受け皿３１の開口部を通して、球状弾性表面波素子１０の配向の適否が容易に検査できる効果がある。なお、上側受け皿３１に電極機能を与えず、上側受け皿３１に開口部を形成し、その開口部に露出した球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂに上側から別の電極を接触させる構成にすることによっても球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂに外部電極を電気接続させることができる。
【００２６】
以上のようにして球状弾性表面波素子１０をプリント配線板のセンサーホルダ２０に設置した後に、センサーホルダ２０の上側受け皿３１と椀状受け皿３０の間に、４０ＭＨｚから５５０ＭＨｚの矩形波の電気パルスを加え、例えば４５ＭＨｚの近傍のＲＦバースト信号を印加する。このＲＦバースト信号は、上側受け皿３１と椀状受け皿３０を介して球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂと第１素子電極１３ａに伝達され、更に、上側櫛型電極１５Ｎと下側櫛型電極１５Ｓから成る弾性表面波発生部１５に印加される。これにより圧電体基材１１の周回領域１２内に弾性表面波が発生する。その弾性表面波を周回領域１２内を１回から５００回ほど周回させ、周回して戻って来た弾性表面波を、弾性表面波検出部を兼ねる弾性表面波発生部１５で検出する。弾性表面波が弾性表面波発生部１５に戻る時間は球状弾性表面波素子１０の周回領域１２の感応膜に物質が結合することで変わる現象を利用することで球状弾性表面波素子１０の周回領域１２の感応膜への物質の結合の有無を検出する。
【００２７】
同一環境により正確に測定するためには以下のように弾性表面波装置を構成する。すなわち、第１の球状弾性表面波素子１０を用意し、その周回領域１２の感応膜に被分析溶液を塗布して蛋白質を結合させ、更に、蛋白質を結合させない第２の球状弾性表面波素子１０を用意する。そして、第１の球状弾性表面波素子１０での測定結果と、第２の球状弾性表面波素子１０での測定結果を比較し、両者の違いを検出することで蛋白質を検出する弾性表面波装置を構成することができる。
【００２８】
本実施形態の、球状弾性表面波素子１０は、椀状受け皿３０の底に開口部３０ａを設けることで、この椀状受け皿３０に球状弾性表面波素子１０を設置した後に、その開口部３０ａの下から、挿入具５０で、開口部３０ａの下に露出した球状弾性表面波素子１０を押して引きずることで椀状受け皿３０中で滑らせ回転させて配置位置を調整できる効果がある。
【００２９】
（変形例１）
変形例１を図３に示す。図３（ａ）に変形例１の椀状受け皿３０を示す。変形例１では、椀状受け皿３０の開口部３０ａの形状を、切り込み３０ｂがある形に形成する。図３（ｂ）に、センサーホルダ２０の断面とそこに設置する球状弾性表面波素子１０の側面を示す。図３（ｂ）のように、センサーホルダ２０のプリント配線板のスルホール２１に椀状受け皿３０を埋め込み、その椀状受け皿３０に球状弾性表面波素子１０を設置し、下から椀状受け皿３０で支える。次に、椀状受け皿３０の開口部３０ａの中心部分および切り込み３０ｂの部分の下から球状弾性表面波素子１０を挿入具５０で押して引きずることで、椀状受け皿３０内で球状弾性表面波素子１０を滑らせ回転させて配向方向を調整する。次に、図３（ｃ）にように、第２のホルダ２２に固定したバネ状の上側受け皿３１を球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂに電気接続させ、その上側受け皿３１で球状弾性表面波素子１０を上から支える。
【００３０】
変形例１は、椀状受け皿３０の開口部３０ａに切り込み３０ｂを形成することで開口部３０ａを広げたため、その開口部３０ａの下に露出した球状弾性表面波素子１０に挿入具５０を接触させることができる領域が広いため、より自由に球状弾性表面波素子１０を挿入具５０で押すことで椀状受け皿３０内で滑らせ回転させ、自由に配向位置を変えることができる効果がある。また、バネ状の上側受け皿３１を用いることで、球状弾性表面波素子１０の椀状受け皿３０に設置した高さのバラツキをバネ状の上側受け皿３１が吸収して適切な荷重で上下から球状弾性表面波素子１０を支えることができる効果がある。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
図４に、球状弾性表面波素子１０を設置する第２の実施形態のセンサーホルダ２０のプリント配線板の断面と、それに設置した球状弾性表面波素子１０の側面を示す。
（センサーホルダ）
本実施形態では、センサーホルダ２０に、球状弾性表面波素子１０の受け皿とするスルホール２１の側壁面２１ａを以下のように形成する。すなわち、スルホール２１の側壁面２１ａを基板面から４５度傾けた円錐面状に形成することで、側壁面２１ａを球状弾性表面波素子１０の受け皿とする。その側壁面２１ａを銅めっきで形成し、その銅の表面に金めっき、あるいは銅の表面にニッケルめっきした上に金めっきを施すことで受け皿の電極を形成する。なお、この円錐面状の側壁面２１ａは、球状弾性表面波素子１０の球面と曲率が一致する窪みを成す湾曲した凹面を有する円錐面状に形成することもできる。
【００３２】
（弾性表面波装置の構造）
そして、球状弾性表面波素子１０を、センサーホルダ２０のスルホール２１に、球状弾性表面波素子１０の周回領域１２をセンサーホルダ２０の面に平行に保ち、高さの２分の１程度まで球状弾性表面波素子１０を埋め込んで設置する。球状弾性表面波素子１０の第１素子電極１３ａをセンサーホルダ２０のスルホール２１の円錐面状の側壁面２１ａに接触させて電気接続させるとともに球状弾性表面波素子１０を保持する。ここで、円錐面状の側壁面２１ａを、球状弾性表面波素子１０の球面と一致する湾曲した円錐面状に形成すると、その側壁面２１ａが球状弾性表面波素子１０の第１素子電極１３ａに面で接して球状弾性表面波素子１０を保持できるので、側壁面２１ａが球状弾性表面波素子１０を保持する力を分散でき、側壁面２１ａの寿命を長くできる効果がある。
【００３３】
次に、円錐面状に形成したスルホール２１の開口部３０ａの下から球状弾性表面波素子１０を挿入具５０で押すことで、椀状受け皿３０中で球状弾性表面波素子１０を滑らせ回転させて配置位置を調整する。球状弾性表面波素子１０の上側は、第１の実施形態と同様に第２のホルダ２２の上側受け皿３１で保持するとともに球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂを上側受け皿３１に電気接続する。
【００３４】
本実施形態では、センサーホルダ２０の円錐面状に形成したスルホール２１の側壁面２１ａを受け皿にして、その受け皿に球状弾性表面波素子１０を接触させて保持するので、球状弾性表面波素子１０をセンサーホルダ２０のスルホール２１の奥深くまで埋め込める効果があり、球状弾性表面波素子１０の最上部のセンサーホルダ２０の上面からの高さを低くできる効果があり、これにより、弾性表面波素子１０とセンサーホルダ２０の総体の弾性表面波装置の厚さを薄くすることができる効果がある。
【００３５】
＜第３の実施形態＞
図５に第３の実施形態を示す。図５（ａ）は、第３の実施形態のセンサーホルダ２０の斜視図を示し、図５（ｂ）は、そのセンサーホルダ２０の側面の断面とそれに設置した球状弾性表面波素子１０の側面を示す図である。本実施形態が第１及び第２の実施形態と相
違する点は、センサーホルダ２０が、分割帯２０ｃで分離された受け皿型電極２０ａを有し、その受け皿型電極２０ａで球状弾性表面波素子１０を保持する点である。各受け皿型電極２０ａは、センサーホルダ２０の絶縁体部２０ｂに、それらの間に分割帯２０ｃを設けて固定する電極であり、球状弾性表面波素子１０を支える椀状の面を有する。球状弾性表面波素子１０の第１素子電極１３ａをセンサーホルダ２０の受け皿型電極２０ａに接触させて電気接続させ、かつ、受け皿型電極２０ａで球状弾性表面波素子１０を保持する。こうすると、センサーホルダ２０の分割帯２０ｃに受け皿型電極２０ａ上の球状弾性表面波素子１０の下部が露出する。すなわち、分割帯２０ｃは、球状弾性表面波素子１０の下部を露出させる開口部である。分割帯２０ｃに挿入具５０を挿入し、その挿入具５０で球状弾性表面波素子１０の下部を押して引きずることで、球状弾性表面波素子１０を受け皿型電極２０ａ内で滑らせ回転させて配向位置を調整する。受け皿型電極２０ａ上の球状弾性表面波素子１０の上部は、第１の実施形態と同様に第２のホルダ２２の上側受け皿３１で保持し、同時に、球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂを上側受け皿３１に電気接続する。
【００３６】
また、絶縁体部２０ｂは、受け皿型電極２０ａより十分大きくし、孔の無い絶縁体部２０ｂ、例えばセラミックス基板やガラス基板等加工が難しい材料、あるいは、強度を強くするために孔を形成しない基板の絶縁体部２０ｂを用いることもできる。このように大きな絶縁体部２０ｂを用いた場合も、その基板上から挿入具５０を挿入し、球状弾性表面波素子１０の下部に、分割帯２０ｃを通して挿入具５０を接触させることができる効果がある。なお、絶縁体部２０ｂの部分を受け皿型電極２０ａの部分より小さくし、その絶縁体部２０ｂをプリント配線板に形成した穴に埋め込んで設置しても良い。
【００３７】
本実施形態は、絶縁体部２０ｂの上に設置した受け皿型電極２０ａの間に開口部３０ａの一種である分割帯２０ｃがあるため、その分割帯２０ｃから差し込んだ挿入具５０で球状弾性表面波素子１０の下部を押して引きずることで球状弾性表面波素子１０を受け皿型電極２０ａ内で滑らせ回転させ配向位置を調整することができる効果がある。特に、挿入具５０を受け皿型電極２０ａを設置した絶縁体部２０ｂの上部から分割帯２０ｃに挿入して分割帯２０ｃから露出した球状弾性表面波素子１０の下部に接触させることができる効果がある。
【００３８】
（変形例２）
図６に第３の実施形態の変形例２を示す。図６（ａ）は、変形例２のセンサーホルダ２０の斜視図を示し、図６（ｂ）は、そのセンサーホルダ２０の側面の断面とそれに設置した球状弾性表面波素子１０の側面を示す図である。変形例２は、筒状の導体を分割帯２０ｃで２分割して、分割された片割れをそれぞれ受け皿型電極２０ａとし、球状弾性表面波素子１０の直下に筒状の受け皿型電極２０ａ同士が対向する部分を絶縁体部２０ｄで接着するが、２つの受け皿型電極２０ａの間に開口部３０ａを確保した構造にする。変形例２は、分割帯２０ｃからも開口部３０ａからも挿入具５０を挿入して球状弾性表面波素子１０を押して引きずることで受け皿型電極２０ａ内で滑らせて回転させ配向位置を調整できるので、球状弾性表面波素子１０の位置調整の自由度が高くなる効果がある。
【００３９】
＜第４の実施形態＞
図７に第４の実施形態の球状弾性表面波素子１０とセンサーホルダ２０の斜視図を示す。第４の実施形態では、センサーホルダ２０は第３の実施形態の変形例２と同じ構造であり、一方、球状弾性表面波素子１０がその下側に第１素子電極１３ａとともに第２素子電極１３ｂを有する点が第１から第３の実施形態と相違する。この第１素子電極１３ａと第２素子電極１３ｂそれぞれを、センサーホルダ２０で互いに絶縁体部２０ｄで隔てられた異なる受け皿型電極２０ａに電気接続させる。また、この球状弾性表面波素子１０の上側極１１Ｎの部分に、金属めっきのパターンあるいは印刷インクで数字や記号のマーク１４を形成する。このマーク１４を観測することにより球状弾性表面波素子１０のセンサーホルダ２０への配置位置（配向）を判別することができる効果がある。また、マーク１４で個々の球状弾性表面波素子１０の種別を区別できる効果がある。更に、マーク１４の方向を観察することで、第１素子電極１３ａと第２素子電極１３ｂの引き出す方向を容易に観察できる効果がある。
【００４０】
ここで、受け皿型電極２０ａの下部を受け皿型電極２０ａの上部より小さくし、受け皿型電極２０ａの下部をプリント配線板に形成した貫通孔に埋め込み、そして、電位が異なる皿型電極２０ａをプリント配線板の電位が異なる配線パターンに電気接続させるようにする。こうすることで、球状弾性表面波素子１０の上下の片側のみの下側のセンサーホルダ２０のプリント配線板のみで電気配線できる効果がある。
【００４１】
本実施形態は、球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂと第１素子電極１３ａの電気配線は、球状弾性表面波素子１０の下側のプリント配線板のみに配線パターンを形成するだけで良いので、電気配線のコストを低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施形態の椀状受け皿の斜視図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態の、球状弾性表面波素子をセンサーホルダへ設置する過程を示す図である。（ｃ）本発明の第１の実施形態のセンサーホルダの断面と球状弾性表面波素子の側面を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のセンサーホルダと第２のホルダの断面と球状弾性表面波素子の側面を示す図である。
【図３】（ａ）本発明の第１の実施形態の変形例１の椀状受け皿の斜視図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態の変形例１のセンサーホルダの断面と球状弾性表面波素子の側面を示す図である。（ｃ）本発明の第１の実施形態の変形例１のセンサーホルダと第２のホルダの断面と球状弾性表面波素子の側面を示す図である。
【図４】（ａ）本発明の第２の実施形態のセンサーホルダの断面と球状弾性表面波素子の側面を示す図である。
【図５】（ａ）本発明の第３の実施形態のセンサーホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の第３の実施形態のセンサーホルダの断面と球状弾性表面波素子の側面を示す図である。
【図６】（ａ）本発明の第３の実施形態の変形例２のセンサーホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の第３の実施形態の変形例２のセンサーホルダの断面と球状弾性表面波素子の側面を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態の球状弾性表面波素子とセンサーホルダの斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０・・・球状弾性表面波素子
１１・・・圧電体基材
１１Ｎ・・・上側極
１１Ｓ・・・下側極
１２・・・周回領域
１３・・・素子電極
１３ａ・・・第１素子電極
１３ｂ・・・第２素子電極
１４・・・マーク
１５・・・弾性表面波発生部
１５Ｎ・・・上側櫛型電極
１５Ｓ・・・下側櫛型電極
２０・・・センサーホルダ
２０ａ・・・受け皿型電極
２０ｂ、２０ｄ・・・絶縁体部
２０ｃ・・・分割帯
２１・・・スルホール
２１ａ・・・側壁面
２２・・・第２のホルダ
３０・・・椀状受け皿
３０ａ・・・開口部
３０ｂ・・・切り込み
３１・・・上側受け皿
４０・・・帯状保持板
５０・・・挿入具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状弾性表面波素子をセンサーホルダで保持して成る弾性表面波装置であって、前記センサーホルダが前記球状弾性表面波素子を保持する受け皿を有し、前記センサーホルダの前記受け皿には、前記球状弾性表面波素子を露出させ挿入具を挿入し前記露出した球状弾性表面波素子に接触させ得るようにした開口部を有することを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記センサーホルダの前記開口部が分割帯の形状を有し、前記センサーホルダの前記受け皿が前記分割帯で分離された複数の受け皿型電極から成ることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記球状弾性表面波素子が第１素子電極と第２素子電極を有し、前記第１素子電極と前記第２素子電極を、前記分割帯で分離された異なる前記受け皿型電極に電気接続されたことを特徴とする請求項２記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記センサーホルダの前記開口部が切り込みの形状を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記球状弾性表面波素子を挟んで前記センサーホルダに対向する第２のホルダを有し、前記センサーホルダと前記第２のホルダが前記球状弾性表面波素子を間に挟んで保持することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の弾性表面波装置。
【請求項１】
球状弾性表面波素子をセンサーホルダで保持して成る弾性表面波装置であって、前記センサーホルダが前記球状弾性表面波素子を保持する受け皿を有し、前記センサーホルダの前記受け皿には、前記球状弾性表面波素子を露出させ挿入具を挿入し前記露出した球状弾性表面波素子に接触させ得るようにした開口部を有することを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記センサーホルダの前記開口部が分割帯の形状を有し、前記センサーホルダの前記受け皿が前記分割帯で分離された複数の受け皿型電極から成ることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記球状弾性表面波素子が第１素子電極と第２素子電極を有し、前記第１素子電極と前記第２素子電極を、前記分割帯で分離された異なる前記受け皿型電極に電気接続されたことを特徴とする請求項２記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記センサーホルダの前記開口部が切り込みの形状を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記球状弾性表面波素子を挟んで前記センサーホルダに対向する第２のホルダを有し、前記センサーホルダと前記第２のホルダが前記球状弾性表面波素子を間に挟んで保持することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の弾性表面波装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−５３０１５（Ｐ２００９−５３０１５Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１９５３１（Ｐ２００７−２１９５３１）
【出願日】平成１９年８月２７日（２００７．８．２７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２７日（２００７．８．２７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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